Теоретические основы применения органических вяжущих материалов
Для правильного выбора и применения органических вяжущих материалов необходимо учитывать их основные химические и структурные особенности, главные физико-механические свойства, определяющие надежную работоспособность дорожных покрытий в установленные сроки.
Органические вяжущие являются полидисперсными материалами. Они состоят из сложной смеси веществ различной молекулярной массы и различного строения. Из органических вяжущих наиболее глубоко изучены нефтяные битумы. Исследованиями молекулярно-массового распределения битумов установлено, что оно подчиняется нормальному закону. Молекулярно-массовое распределение и структура молекул определяют физико-механические, реологические, усталостные свойства, интервал температур, в котором вяжущие обеспечивают надежную работу дорожного покрытия.
Кривые молекулярно-массового распределения битумов согласуются с кривыми зависимости от температуры вязкости, растяжимости и других свойств.
Можно сделать вывод, что поскольку молекулярно-массовое распределение компонентов подчиняется нормальному закону, то и энергия связей в материале также является величиной нормально распределенной. Этот вывод подтверждается тем, что все основные характеристики свойств органических вяжущих (пластичность, вязкость, модуль упругости) изменяются в зависимости от температуры в соответствии с интегральным законом нормального распределения . Чем шире интервал между максимальным и минимальным значениями, молекулярных масс компонентов органического вяжущего, тем шире интервал температур его пластического состояния. Однако надо учитывать, что если минимальные молекулярные массы компонентов ниже чем 400, то вяжущее будет иметь склонность к потере легких компонентов за счет испарения их и будет нестабильно, склонно к старению.
Органические вяжущие материалы как нефтяного, так и каменноугольного происхождения содержат высокомолекулярные соединения углерода, включающие также атомы кислорода, азота, серы и имеющие особое строение молекул. В составе природных и нефтяных битумов эти высокомолекулярные соединения представляют собой асфальтены и смолы, вещества в основном гетероциклического строения со специфической гроздевидной формой молекул.